I djupet av den långa natten som döljer Arktis i kallt mörker i tre månader varje vinter, en överraskande fläck med öppet vatten dök upp, strax norr om Grönland.

Det var en polynya – ett område med ofruset vatten omgivet av polarisen. Även om det inte är särskilt sällsynt i vissa delar av Arktis, Nordgrönlands polynya i februari 2018 var högst oväntat. 50, 000 km² öppet vatten i Wandelhavet, ett område lika stort som delstaten Kentucky eller provinsen Nova Scotia.

Wandel är en del av en region som kallas "det sista isområdet". Den gränsar till norra Grönland och Kanadas arktiska skärgård, och havsisen där förväntas bestå längre än någon annanstans. Så sent som på 1980-talet, dess istäcke var tjockare än en elefant är lång. I dag, det är ungefär hälften.

Var detta ovanliga polynya ytterligare ett förebud om klimatförändringar?

Det var den första hypotesen om ett team ledd av Kent Moore och Axel Schweiger. Polynyas hade inte tidigare observerats i regionen, och temperaturen på norra Grönland hade varit häpnadsväckande varma, så mycket som 30°C över genomsnittet.

Men som Moore, en University of Toronto-Mississauga professor i atmosfärsfysik, grävde djupare med sina kollegor från University of Washingtons Polar Science Center, en alternativ förklaring dök upp.

I deras tidning, Vad orsakade den anmärkningsvärda februari 2018 Grönland Polynya?, Moore, Schweiger, Jinlun Zhang och Mike Steele identifierar polynyans orsak till starka ytvindar katalyserade av en dramatisk uppvärmning i jordens övre atmosfär känd som en plötslig uppvärmning av stratosfären.

"Under dessa händelser, temperaturer i stratosfären – cirka 30 km över marknivån – kan värmas med 10° eller 15°C på bara några dagar, " säger Moore.

"Detta orsakar en förändring i luftcirkulationen som inkluderar en omkastning av vindarna i stratosfären. Dessa vindar på hög höjd blåser mot jetströmmens väst-till-östliga riktning, sjunker mot jordens yta. I februari 2018, detta fick vindar från Sibirien att blåsa kall luft in i norra Europa, skapa ett vädersystem som blev känt som "Odjuret från öster". Det gav temperaturer på minus 20°C till norra Europa, och samma vädermönster flyttade varmare luft norrut uppför Grönlands östkust."

Starka sydliga vindar tvingade mild luft till Grönland och bortom, men det var inte deras värme som orsakade polynyan.

"De flesta arktiska uppvärmningar varar en dag eller två, " säger Moore. "Detta varade en vecka, och det var de varmaste temperaturerna och de starkaste vindarna som observerats i norra Grönland sedan observationerna började på 1960-talet. Vindarna var nära orkanstyrka (93+km/h) och temperaturen låg över fryspunkten. När vi väl fick den där pusselbiten, vi insåg att det kunde vara vind snarare än värme som orsakade polynyan."

Även om storleken på polynyan var oöverträffad under perioden har vi bra data, det tycks inte vara kopplat till den uttunnade ispacken som har inträffat under samma period. Simuleringar med University of Washingtons Pan-Arctic Ocean Modeling and Assimilation System (PIOMAS) indikerar att liknande förhållanden skulle ha skapat en polynya, även utan den senaste tidens uttunning av isen norr om Grönland.

Använder PIOMAS, teamet knackade 2018 väderförhållanden och iskoncentrationsdata för att numeriskt simulera polynyan. Sedan, använda historiska data, de simulerade 2018 års väderförhållanden på förr i tiden.

Deras fynd:liknande vindhastigheter skulle ha gjort att polynyan inträffade även under år med tjockare is, medan svagare vindar inte skulle ha resulterat i 2018 års norra Grönlands polynya, trots tunnare isförhållanden.

"Vi brukade ställa frågan hypotetiskt:vad skulle ha hänt om isen hade varit lika tjock som 1979, säger Schweiger.

"Nu, vi simulerar det. Svaret var att isens tunning inte spelade någon större roll, men starka vindar var ansvariga."

En mångårig havsisforskare, Schweiger blev förvånad. Han trodde att tunna is skulle vara den avgörande faktorn.

"Men när vi tittade närmare, det var det inte. Låt din intuition styra din hypotes, sedan låta dig själv övertygas om något annat... det är vetenskap."